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//给你一个由 n 个整数组成的数组 nums ，和一个目标值 target 。请你找出并返回满足下述全部条件且不重复的四元组 [nums[a], nums[
//b], nums[c], nums[d]] （若两个四元组元素一一对应，则认为两个四元组重复）： 
//
// 
// 0 <= a, b, c, d < n 
// a、b、c 和 d 互不相同 
// nums[a] + nums[b] + nums[c] + nums[d] == target 
// 
//
// 你可以按 任意顺序 返回答案 。 
//
// 
//
// 示例 1： 
//
// 
//输入：nums = [1,0,-1,0,-2,2], target = 0
//输出：[[-2,-1,1,2],[-2,0,0,2],[-1,0,0,1]]
// 
//
// 示例 2： 
//
// 
//输入：nums = [2,2,2,2,2], target = 8
//输出：[[2,2,2,2]]
// 
//
// 
//
// 提示： 
//
// 
// 1 <= nums.length <= 200 
// -10⁹ <= nums[i] <= 10⁹ 
// -10⁹ <= target <= 10⁹ 
// 
//
// Related Topics 数组 双指针 排序 👍 1600 👎 0


import java.util.Arrays;
import java.util.LinkedList;
import java.util.List;

//leetcode submit region begin(Prohibit modification and deletion)
class Solution160 {
    public List<List<Integer>> fourSum(int[] nums, int target) {
        Arrays.sort(nums);
        List<List<Integer>> res = new LinkedList<>();

        for (int i = 0; i < nums.length; i++) {
            final List<List<Integer>> lists = threeSum(nums, i + 1, target - nums[i]);
            for (List<Integer> list : lists) {
                list.add(nums[i]);
                res.add(list);
            }
            // 跳过第一个数字重复的情况，否则会出现重复结果
            while (i < nums.length - 1 && nums[i] == nums[i + 1]) i++;
        }
        return res;
    }

    public List<List<Integer>> threeSum(int[] nums, int start, long target) {
        List<List<Integer>> res = new LinkedList<>();

        for (int i = start; i < nums.length; i++) {
            final List<List<Integer>> lists = twoSumTarget(nums, i + 1, target - nums[i]);
            for (List<Integer> list : lists) {
                list.add(nums[i]);
                res.add(list);
            }
            // 跳过第一个数字重复的情况，否则会出现重复结果
            while (i < nums.length - 1 && nums[i] == nums[i + 1]) i++;
        }
        return res;
    }

    private List<List<Integer>> twoSumTarget(int[] nums, int start, long target) {
        List<List<Integer>> res = new LinkedList<>();
        // 左右指针
        int lo = start, hi = nums.length - 1;
        while (lo < hi) {
            // 记录索引 lo 和 hi 最初对应的值
            int left = nums[lo], right = nums[hi];
            long sum = nums[lo] + nums[hi];
            if (sum > target) {
                while (lo < hi && nums[hi] == right) hi--;
            } else if (sum < target) {
                while (lo < hi && nums[lo] == left) lo++;
            } else {
                List<Integer> list = new LinkedList<>();
                list.add(nums[lo]);
                list.add(nums[hi]);
                res.add(list);
                // 跳过所有重复的元素
                while (lo < hi && nums[lo] == left) lo++;
                while (lo < hi && nums[hi] == right) hi--;
            }
        }
        return res;
    }
}
//leetcode submit region end(Prohibit modification and deletion)
